JP2002251092A - 定着用管状体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２０ｐｐｍを超える高速通紙に対しても離型層
の耐摩耗性が良好で、アンカーされたトナーに対しても
長期に亘ってオフセットの生じにくい離型性の良好な定
着用管状体を提供する。 【解決手段】耐熱樹脂製管状内層と、その外周部に設け
られた離型性外層とを有する定着用管状体において、前
記離型性外層がフッ素樹脂を主成分とするものであり、
かつ熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置の定着に用いられ、
外周部に離型層を有する定着用管状体に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置における転写紙への画像定
着法として、熱ローラ定着法が知られている。この熱ロ
ーラ定着法は、熱ローラとプレスローラとを対向配置
し、転写紙を両ローラ間に送り込む方法である。熱ロー
ラに内蔵されているヒータの発熱により転写紙に仮着さ
れたトナーを加熱定着させると共にプレスローラにより
加圧して定着を強固にし、それによって転写紙上にトナ
ーによる画像を形成するものである。かような熱ローラ
定着法による場合、転写紙とローラの接触面積が小さい
為、トナーを転写紙に加熱定着させるためには圧力負荷
を高めなければならなかった。さらに、近年通紙速度が
１０ｐｐｍを超えると、ローラ間の圧力負荷も増大しな
ければならず、そのためローラ表面のトナー離型層の磨
耗が激しく、短いライフでオフセットが生じると言う問
題があった。

【０００３】これら熱ローラ定着法の問題に対し、耐熱
性のフィルムからなるエンドレスベルトを使用したベル
ト定着法が各種提案されている。この方法はローラとエ
ンドレスベルトを対向配置した構造となっており、転写
紙をこれらの間に送り込むことによってトナーを定着さ
せる。この場合、加圧、加熱、駆動、離型という基本機
能は熱ローラ定着法と同様に必要であるが、これら機能
はローラ側に持たせても、ベルト側に持たせてもよい。
このように片側を追従性の良いベルトにすることで、転
写紙とベルトの接触面積を増やし、圧力負荷を低減する
ことができる。しかし、このベルト定着法においても、
通紙速度が２０ｐｐｍを超えると圧力負荷も更に高まる
ため、離型層の耐摩耗性が必要となる。

【０００４】従来、定着ベルトの離型層の形成について
は、例えば特開平３−１３０１４９号公報や特開平７−
０１７８４１号公報に見られるように、離型性のよいフ
ッ素樹脂をスプレーコートで形成したり、ディッピング
で形成する方法が知られている。しかし、これらの方法
では離型層の形成が管状内層の形成とは別工程となるた
め工数がかかる上、フッ素樹脂単独であるので耐摩耗性
の点からも十分とは言えなかった。

【０００５】また、特願平１１−１５６９７１号公報に
見られるように、フッ素樹脂をポリイミド中に分散させ
た後、遠心成型によりフッ素樹脂を外表面に偏在させる
方法が提案されている。しかし、このような方法では表
面が摩耗するに従い、フッ素樹脂の含有量が漸次減少す
るので長期に亘って離型性を維持することが困難であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたもので、２０ｐｐｍを超える高速通
紙に対しても離型層の耐摩耗性が良好で、アンカーされ
たトナーに対しても長期に亘ってオフセットの生じにく
い離型性の良好な定着用管状体及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく定着ベルトの材質や形成方法等について鋭意
研究したところ、定着用管状体の離型層がフッ素樹脂を
主成分とし、かつ熱硬化性樹脂を含有することにより、
その離型性や耐摩耗性を大幅に改善できることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明の定着用管状体は、耐熱樹脂
製管状内層と、その外周部に設けられた離型性外層とを
有する定着用管状体において、前記離型性外層がフッ素
樹脂を主成分とするものであり、かつ熱硬化性樹脂を含
有することを特徴とする。

【０００９】かかる構成においては、殊に前記離型性外
層の主成分であるフッ素樹脂の含有量が、樹脂１００重
量部中５０〜９５重量％であることが好ましい。

【００１０】また前記離型性外層の成分である熱硬化性
樹脂が、耐熱樹脂製管状内層の主成分である熱硬化性樹
脂と同系統のものであることが好ましい。

【００１１】さらに離型性外層と耐熱樹脂製管状内層の
熱硬化性樹脂がともにポリイミドであることが好まし
い。

【００１２】本発明の定着用管状体の製造方法として
は、円筒状金型の内周面にフッ素樹脂を含有するポリア
ミド酸溶液を塗布乾燥させて離型性外層を形成し、次い
でこの形成させた離型性外層の内周面にポリアミド酸溶
液を塗布乾燥させ、しかる後上記ポリアミド酸をイミド
化して離型性外層と一体的に固着した耐熱樹脂製管状内
層を形成し、円筒状金型から得られた離型性外層付きポ
リイミド系管状体を取り出すことが好ましい。 ［作用効果］本発明の定着用管状体によると、離型性外
層の組成がフッ素樹脂を主成分とし、かつ熱硬化性樹脂
を含有することによって離型性と耐摩耗性の大幅な改善
が得られる。その理由の詳細は明らかでないが、離型性
外層中に熱硬化性樹脂が含まれることにより、フッ素樹
脂を好適に結着した構造が得られるためと考えられる。
かかる効果を有効に発現するため離型性外層主成分であ
るフッ素樹脂の含有量は、樹脂１００重量部中５０〜９
５％であることが好ましい。

【００１３】また、前記耐熱樹脂製管状内層の成分で有
る熱硬化性樹脂と離型性外層の主成分である熱硬化性樹
脂が同系統のものであると、両層間にプライマーなどの
接着処理を施すことなく両者の接着性にすぐれ、層間剥
離が起こりにくいものとなるため好ましい。

【００１４】また、離型性外層と耐熱樹脂製管状内層の
熱硬化性樹脂がともにポリイミドで有ると機械的強度お
よび耐熱性にすぐれた管状体とすることができ、好まし
い。

【００１５】また、円筒状金型の内周面に前記のごとく
離型性外層および耐熱樹脂製管状内層を順次形成する本
発明の製造方法によれば、製造工程も合理化され、低コ
ストな定着用管状体を提供することが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１７】本発明に係わる定着用管状体の耐熱樹脂製
管状内層としては、通常熱硬化性樹脂からなる耐熱性フ
ィルムから形成される。かかる熱硬化性樹脂としては、
ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリアミド等が
好適であり、中でも機械特性、耐熱性に優れたポリイミ
ドが最適である。

【００１８】上記管状内層の外周部に設けられる離型層
はフッ素樹脂を主成分とする。かかるフッ素樹脂として
は分子内にフッ素原子を含むものであれば特に限定され
ない。具体的にはポリテトラフルオロエチレンとその変
性物、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エ
チレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−フ
ッ化ビニリデン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、
クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、クロ
ロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体、
ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げら
れる。

【００１９】本発明においては離型性外層に熱硬化性樹
脂が含有される。かかる熱硬化性樹脂としては、前述の
管状内層と同様のポリイミド、ポリベンズイミダゾー
ル、ポリアミド等が好適に使用される。熱硬化性樹脂の
含有量は樹脂１００重量部中５０〜９５重量％であるこ
とが好ましい。

【００２０】前記離型性外層には導電性を付与する目的
で導電性フィラーなどの導電性成分を更に添加しても良
い。その場合、離型性外層表面の表面抵抗が１０³Ω／
□〜１０¹⁰Ω／□であると帯電防止機能を好適に発現す
ることができるので好ましい。

【００２１】導電性成分としては、ポリアセチレン、ポ
リピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、ケッ
チェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラ
ックやグラファイト、銀、ニッケル、銅等の金属やこれ
ら合金及びマイカ、カーボン、ガラス等にメッキした複
合金属、酸化錫、酸化インジウム等の酸化金属、アニオ
ン、カチオン、ノニオン、両性を有する界面活性剤が挙
げられる。

【００２２】また前記管状内層に熱伝導性フィラーなど
の熱伝導性成分を添加すると、管状内層の熱伝導性を改
善することができる。熱伝導性成分としては、シリカ、
アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリ
ウム等が挙げられ、実用的には窒化ホウ素が好適に使用
される。

【００２３】定着用管状体の各層の厚みは本発明の目的
の範囲内において任意に設定できる。但し、管状内層の
厚さが、余り薄いとトナーを均一に融着できず、逆に余
り厚いと定着用管状体全体の熱伝導性が低下するため、
通常は３０〜２００μmが好ましい。また、離型性外層
の厚さが、余り薄いと通紙を行った時にオフセットが発
生するライフが短くなり、逆に余り厚すぎてもクラック
が発生するため、通常５〜１００μm、好ましくは１０
〜５０μmに設定するのが良い。

【００２４】本発明の定着用管状体は以下の工程で作製
することができる。まず、適宜の有機溶媒中にポリアミ
ド酸を溶解した溶液に、フッ素樹脂を、例えば樹脂１０
０重量部中５０〜９５重量％となるように加える。この
時、所望に応じて分散剤として界面活性剤を添加しても
良い。このフッ素樹脂含有ポリアミド酸溶液をプラネタ
リーミキサ、ハイブリットミキサ、ボールミルなどの攪
拌装置を用いて攪拌し、離型性外層用の溶液を調整す
る。また、離型性外層に導電性が必要な場合は、この溶
液にカーボンブラック等の導電性成分を適宜加える。一
方適宜の有機溶媒中に熱硬化製樹脂を溶解した溶液を耐
熱樹脂製管状内層用の溶液として調整しておく。定着用
管状体の熱伝導性を向上させるにはこの溶液に窒化ホウ
素等の熱伝導性成分を添加しておけば良い。

【００２５】上記の各溶液を用いて耐熱樹脂製管状内層
および離型性外層を形成するには、まず離型層用の溶液
中に円筒状の金型を浸漬後引き上げる等して金型内面に
塗布した後、該金型の内周よりも径の小さい弾丸状走行
体などの塗布用治具を金型内周面に沿って走行させるな
どして均一に塗布する。そして、このように離型性外層
用の溶液が塗布された金型を、例えば、１００〜１５０
℃で１０〜３０分間乾燥させた後、冷却を行う。次い
で、乾燥皮膜が形成された金型の内周面に、前記と同様
に耐熱樹脂製管状内層用の溶液を均一に塗布する。そし
てこれを１００〜１５０℃で１０〜３０分間乾燥させた
後、２００〜２５０℃までの温度に昇温した後金型から
離型する。得られた管状体は、内層に耐熱性樹脂フィル
ムからなる管状内層とその外層にフッ素樹脂を主成分と
する離型層が２層密着されている。この他に２層品を作
製する方法としては、管状ダイスなどで２層同時に塗布
した後、１００〜１５０℃で１０〜３０分間乾燥させ、
２００〜２５０℃までの温度に昇温した後金型から離型
する方法でもよく、あるいはフッ素樹脂含有溶液の粘度
を比較的高くすれば、金型内面に溶液を均一塗布した
後、これを遠心力で均一に膜厚を整えて成形してもよ
い。（通常溶液粘度が１０００ポイズ以上あればフッ素
樹脂が偏在しにくく、又、各層の膜厚も十分に厚くする
こともできる。）このようにして形成された外周面に離
型性外層が形成された管状体は上述のごとく乾燥後離型
した後、所定サイズのパイプ基材に差し替え、通常３５
０〜４２０℃で加熱イミド化反応を完了させる。

【００２６】

【実施例１】酸成分として３，３’４，４’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物を、アミン成分としてｐ−
フェニレンジアミンの略等モルをＮ−メチル−２−ピロ
リドンに溶解し、２０℃で６時間反応させ、ついで７０
℃に加温してポリアミド酸溶液の粘度を１５００ポイズ
に調整する。このポリアミド酸溶液にポリイミドとテト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体（ＰＦＡ）の比率（重量比）が２／８にな
るようにＰＦＡを添加した。また、フッ素系界面活性剤
をＰＦＡに対して１重量％添加した。この溶液をプラネ
タリーミキサで攪拌し、離型性外層用の均一な溶液を作
製した。この溶液中に内径３０．６１ｍｍの円筒状金型
を浸漬後引き上げて内面に溶液を塗布した後、この内径
より外径の小さい弾丸状走行体を金型内周面に沿って走
行させ、均一厚みに塗布した。そしてこの金型に塗布さ
れた溶液を１３０℃で２０分間乾燥させ固形状態にし
た。

【００２７】次に、この固形皮膜が形成された金型の内
面に、先に重合調整した１５００ポイズのポリアミド酸
の溶液を同様に塗布した後、弾丸状走行体を走行させ、
しかる後１３０℃で２０分間乾燥させ固形状態にした。
更にこの金型を１５０℃から２２０℃に達するまで加温
した後冷却した。金型から外周面に離型性外層が形成さ
れた管状体を離型した後、外径２９．８ｍｍのアルミパ
イプに管状体を差し込み３８０℃で３０分加熱し、ポリ
アミド酸のイミド化を完了させた。

【００２８】ここで得られた管状体は、ポリイミドとフ
ッ素樹脂の結着した複合物からなる厚さ３０μmの離型
性外層と、厚さ８０μmのポリイミド製管状内層とで構
成されていた。このポリイミド系管状体の内部に滑り性
のシートを有する支持体を設置し、この定着用管状体と
対向配置となるようにアルミロールの上にシリコンゴム
を施した加熱ロールを加圧し、トナーの定着を行った。
このときの通紙速度は２０ｐｐｍであった。目標ライフ
である１０万枚を通紙したが、アンカーされたトナーに
対するオフセットは生じなかった。また、目視で離型性
外層を観察したところ外周部分に摩耗痕はみられなかっ
た。

【００２９】

【実施例２】実施例１の離型性外層用の溶液として、ポ
リアミド酸溶液にポリイミドとＰＦＡの比率（重量比）
が６／４になるようにＰＦＡを添加した以外は同様に行
った。この定着用管状体の内部に滑り性のシートを有す
る支持体を設置し、この定着用管状体と対向配置となる
ようにアルミロールの上にシリコンゴムを施した加熱ロ
ールを加圧し、トナーの定着を行った。このときの通紙
速度は２０ｐｐｍであった。１万枚を通紙した時点で離
型性外層の外周部分に摩耗痕は見られなかったが、オフ
セットが生じた。

【００３０】

【実施例３】実施例１の離型性外層用の溶液として、ポ
リアミド酸溶液にポリイミド酸とＰＦＡの比率（重量
比）が２／９８になるようにＰＦＡを添加した以外は同
様に行った。この定着用管状体の内部に滑り性のシート
を有する支持体を設置し、この定着用管状体と対向配置
となるようにアルミロールの上にシリコンゴムを施した
加熱ロールを加圧し、トナーの定着を行った。このとき
の通紙速度は２０ｐｐｍであった。５千枚通紙した時点
で離型性外層の外周部分に摩耗痕は見られなかったが、
離型性外層とポリイミド製管状内層とで剥離が見られ
た。

【００３１】

【発明の効果】本発明の定着用管状体によれば、２０ｐ
ｐｍを越える高速通紙に対しても離型層の耐摩耗性が良
好で、アンカーされたトナーに対しても長期に亘ってオ
フセットが生じにくいという効果が有る。また、本発明
の定着用管状体の製造方法によれば、製造工程も合理化
され、離型性、耐摩耗性に優れた定着用管状体を低コス
トで提供することが出来る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） //(Ｃ０８Ｌ 27/12 (Ｃ０８Ｌ 27/12 101:00） 101:00） Ｂ２９Ｋ 79:00 Ｂ２９Ｋ 79:00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱樹脂製管状内層と、その外周部に設
   けられた離型性外層とを有する定着用管状体において、
   前記離型性外層がフッ素樹脂を主成分とするものであ
   り、かつ熱硬化性樹脂を含有することを特徴とした定着
   用管状体。
2. 【請求項２】 離型性外層の主成分であるフッ素樹脂の
   含有量が、樹脂１００重量部中、５０〜９５重量％であ
   る請求項１に記載の定着用管状体。
3. 【請求項３】 離型性外層の成分である熱硬化性樹脂が
   耐熱樹脂製管状内層の主成分である熱硬化性樹脂と同系
   統のものである請求項1または２に記載の定着用管状
   体。
4. 【請求項４】 離型性外層と耐熱樹脂製管状内層の熱硬
   化性樹脂がともにポリイミドである請求項３に記載の定
   着用管状体。
5. 【請求項５】 円筒状金型の内周面にフッ素樹脂を含有
   するポリアミド酸溶液を塗布乾燥させて離型性外層を形
   成し、次いでこの形成させた離型性外層の内周面にポリ
   アミド酸溶液を塗布乾燥させ、しかる後上記ポリアミド
   酸をイミド化して離型性外層と一体的に固着した耐熱樹
   脂製管状内層を形成し、円筒状金型から得られた離型性
   外層付きポリイミド系管状体を取り出すことを特徴とし
   た定着用管状体の製造方法。